Механизации. Механизация-и-автоматизация-строительства. Учебное пособие Табаков С. В
 Скачать 1.16 Mb.
|
|
МЕХАНИЗАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА Учебное пособие Табаков С.В. Раздел I. Введение. Общие сведения о механизации и автоматизации строительства Современное строительство является одной из наиболее механизированных сфер человеческой деятельности. Строительные машины используются на всех этапах строительного производства, а именно: 1- в карьерной добыче строительных материалов (песка, гравия, глины, мела и т.д.); 2- в изготовлении железобетонных, металлических, деревянных и других строительных конструкций заводским способом; 3- на погрузке, разгрузке и транспортировке строительных материалов, изделий и конструкций; 4- в технологических процессах возведения зданий и сооружений, строительстве дорог, подземных коммуникаций, объектов гидротехнического, энергетического и других видов строительства; 5- на работах по освоению стройплощадок, от нулевого цикла до завершающих стадий отделочных, кровельных и других работ; 6- это средства механизации ремонтных и восстановительных работ (большой набор ручных машин). В прошлом решалась задача замены трудоемких ручных строительных процессов машинными, вытеснения ручного труда широким внедрением средств малой механизации. В настоящее время решаются проблемы более высокого уровня, к которым относятся: 1- создание комплексов машин с высокой выработкой строительной продукции при минимальных затратах на ее создание; 2- обеспечение комфортности обслуживающему машины персоналу, широкое внедрение автоматических систем управления для облегчения труда человека- оператора и повышения качества строительства. Механизация строительства и основные показатели ее уровня Строительные процессы выполняют преимущественно с помощью машин. А это: - высокая производительность труда; - низкая стоимость стройпродукции; - сокращение сроков строительства; - снижение общих затрат. Некоторые операции (процессы) ведут вручную, из-за нецелесообразности их механизации. Строительные процессы, в которых заняты машины, называют механизированными, а их обеспеченность машинами – механизацией строительства. Механизация может быть полной и частичной: 1- при полной механизации все работы выполняются машинами; 2- при частичной механизации на отдельных операциях используется ручной труд. В механизации строительства также существует понятие малой механизации. Это когда используются ручные машины, механизмы, приспособления и оснастка, упрощающих и облегчающих ручной труд и повышающих его производительность. Строительные работы могут быть выполнены различными типами и моделями машин. Как выбрать оптимальные средства механизации? Здесь используют показатели механизации, а именно: 1- производительность труда на одного рабочего – это отношение объема работ к числу рабочих. , (1) где - общий объем работ, выполненный в течение смены; – общее число рабочих, занятых на этих работах. 2- стоимость единицы продукции, равная сумме всех затрат в денежном эквиваленте, связанных с ее производством. 3- доля ручного труда – это отношение объема (стоимости) работ вручную к общему объему (стоимости) работ, или отношение количества рабочих ручных к общему их количеству. ; (2) или ; (3) Эффект механизации строительства выше, чем больше 1 показатель и ниже 2 и 3 показатели. Эти показатели зависят также от основных параметров машин (массы, мощности и т.д.) Наиболее полно уровень механизации можно оценить стоимостью единицы продукции, комплексно учитывающей все издержки строительного производства. Удельные приведенные затраты определяются (для одной машины): , (4) где - годовая эксплуатационная производительность машины; Z=C+EK – годовые приведенные затраты; C – текущие затраты, равные себестоимости годового объема продукции машины; E – коэффициент эффективности капиталовложений. Зависит от срока службы машины: 1. Е=0,1-0,15 – для крупных машин; 2. Е=0,4-0,5 – для машин с малой мощностью; K – единовременные капиталовложения на создание или покупку машины. Более высокой эффективности применения машин соответствуют меньшие удельные затраты. Если в строительном процессе занято несколько машин, то под Z понимают их суммарные затраты, а под - их суммарную годовую производительность. Нужно стремиться к: 1- высокой производительности; 2- минимальному расходу энергии и топлива; 3- минимальным затратам эксплуатируемых материалов и инструментов при их работе; 4- минимальным затратам времени и других ресурсов на ремонт, техническое обслуживание и перебазирование машин; 5- минимальному числу обслуживающего персонала. Комплексная механизация и автоматизация строительных процессов Строительные работы делятся на технологические процессы, последние на операции (цикличные, выполняются последовательно, и непрерывные, выполняются одновременно). Рыхление прочного грунта гидромолотом перед его экскаваторной разработкой образует комплекс (комплекс машин – экскаватор + гидромолот). Наиболее высокой формой механизации строительных работ является комплексная механизация (К.М.). Здесь все основные и вспомогательные тяжелые и трудоемкие операции и процессы выполняются комплексно с помощью машин, механизмов и оборудования. В составе комплексов машин различают ведущие, вспомогательные и резервные машины. Показатели комплексной механизации работ: 1. Уровень К.М. – отношение объема работ комплексно-механизированным способом к общему объему работ. 2. Механовооруженность труда – стоимость занятых в процессе машин, приходящаяся на одного рабочего. 3. Энерговооруженность труда – количество энергии, потребляемое в процессе выполнения строительных работ, приходящееся на один отработанный человеко-час или на одного рабочего. Автоматизированными называют технологические процессы, в которых заняты машины, оснащенные устройствами, обеспечивающими выполнение строительных работ без оперативного вмешательства человека. Автоматизация одна из наиболее эффективных форм системы управления (полностью или частично освобождает человека от управления машиной). Автоматизацию называют полной или комплексной. Здесь все основные и вспомогательные процессы управления автоматизированы, заданная производительность и качество продукции обеспечивается без человека (он только наблюдает за работой специальных устройств). Важным является автоматический учет и контроль за работой машин, связь между отдельными агрегатами и пунктами управления. Это позволяет получать информацию о: 1- производительности труда; 2- количестве занятых в технологических процессах рабочих; 3- фактическом времени чистой работы машин; 4- состоянии их основных агрегатов и узлов; 5- простоях машин с указанием причин; 6- выработке машин; 7- расходе энергии, горючих и смазочных материалов. Результатом обработки этой информации является – эффективное оперативное руководство ходом строительства и работой парка строительных машин. Раздел II. Общие сведения о строительных машинах. Основные эксплуатационные и технико-экономические показатели Строительные машины: основные понятия и определения, параметры машин, типоразмер и модель. Индекс машин Строительной машиной называют устройство, которое посредством механического движения преобразует размеры, форму, свойства или положение в пространстве строительных материалов, изделий и конструкций (СМИК). Строительные машины: 1- транспортные – это автомобили, тракторы, тягочи; 2- технологические – это грузоподъемные, транспортирующие. Состояние функционирования машины, в процессе которого она вырабатывает продукцию, называют производственной эксплуатацией. Мероприятия, обеспечивающие поддержание качества машин при их эксплуатации - приемка, сдача, обкатка, монтаж, демонтаж, транспортирование, хранение, консервация, техническое обслуживание, ремонт, снабжение материалами и запасными частями, обеспечение безопасной эксплуатации – все это техническая эксплуатация. Предельное состояние машины – это невозможность ее дальнейшей эксплуатации из-за неустранимого нарушения требований безопасности. 1. Срок службы – это календарная продолжительность эксплуатации машины от ее начала до наступления предельного состояния. 2. Технический ресурс – это время в часах чистой работы машины до наступления предельного состояния. Эти две обязательные характеристики указываются в технической документации на конкретные виды или модели машин. Моральный износ машины – соответствие конструктивного решения современному уровню развития техники. Так как со временем модели машин устаревают и уступают по своим выходным параметрам, пришедшим на смену им новым моделям. Параметром называют количественную, реже качественную, характеристику какого- либо существенного признака машины. Различают главные, основные и вспомогательные параметры: 1. Главные параметры – это масса машины, мощность силовой установки или суммарная мощность основных двигателей в электроприводе, производительность и другие. Они наиболее определяют технологические возможности машины. 2. Основные параметры - необходимые для выбора машин параметры в определенных условиях их эксплуатации. К этим параметрам относятся: 1- характеристики проходимости (удельное давление на грунт в рабочих и транспортных режимах); 2- характеристики маневренности (радиусы разворота); 3- характеристики других ходовых устройств (скорости передвижения, предельные углы подъема); 4- характеристики усилий на рабочих органах; 5- характеристики размеров рабочей зоны; 6- характеристики габаритных размеров. 3. Вспомогательные – все остальные параметры (характеризуют условия технического обслуживания, ремонта и перебазирования). В пределах каждой функциональной группы машины объединяются по типоразмерам, характеризуемым единым главным параметром. Одному типоразмеру могут соответствовать несколько моделей, каждая из которых объединяет машины, имеющие идентичные параметры и конструктивные решения и изготовленные по единой рабочей документации. В технической документации каждую модель машины обозначают индексом, в котором в кодированной форме заключено полное название машины с ее главными параметрами. Например: индекс КС-8362ХЛ – кран стреловой самоходный (КС), грузоподъемностью 100т (8 – восьмая размерная группа), пневмоколесный (3 – шифр ходового устройства), с гибкой (канатной) подвеской (6 – шифр гибкой подвески стрелового оборудования), второй модели (2) в северном исполнении (ХЛ). Разберем общую классификацию строительных машин. Общий признак – их назначение или виды выполняемых работ. Все машины разбиты на следующие основные классы: 1- транспортные; 2- транспортирующие; 3- грузоподъемные; 4- погрузо-разгрузочные; 5- для земляных работ; 6- для свайных работ; 7- для дробления, сортировки и мойки каменных материалов; 8- для приготовления, транспортирования бетонных смесей и растворов и уплотнения бетонной смеси; 9- для отдельных работ; 10- ручной механизированный инструмент и другие средства малой механизации. Каждый класс делится на группы (уровни), они на подгруппы или типы, на типоразмеры, на модели. По узкой специализации различают универсальные и специальные машины. Строительные машины классифицируются по следующим признакам: 1- по режиму рабочего процесса; 2- по роду используемой энергии; 3- по способности передвигаться; 4- по типу ходовых устройств. По 1 признаку – на машины цикличного и непрерывного действия. По 2 признаку – на машины, работающие от собственного двигателя внутреннего сгорания и от внешних источников с питанием от внешней среды. По 3 признаку – на машины стационарные и передвижные. Работают на одном постоянном месте (дробильные, сортировочные, моечные, смесительные и другие). По 4 признаку различают гусеничные, пневмоколесные, рельсоколесные и специальные машины (шагающие, вездеходные). Структура строительной машины, ее производительность. Общие требования, предъявляемые машинам Обязательные составные части любой машины; 1- привод, состоящий из силовой установки; 2- передаточные устройства (трансмиссии); 3- система управления; 4- один или несколько рабочих органов; 5- рама (несущие конструкции). У передвижных машин добавляется ходовое устройство шасси. Производительность – важная характеристика строительных машин. Это кличество продукции, произведенной машиной в единицу времени. Различают расчетную (теоретическая или конструктивная), техническую и эксплуатационную производительность. Под расчетной производительностью понимают производительность за один час непрерывной работы при расчетных скоростях рабочих движений, расчетных нагрузках на рабочем органе и расчетных условиях работы. Для машин цикличного действия: , (5) где Q – расчетное количество продукции; - расчетная производительность рабочего цикла. Для машин непрерывного действия: , (6) где F – расчетное количество продукции на 1 м длины ее потока. - расчетная скорость потока. Под технической производительностью (Пт) понимают максимально возможную в данных производственных условиях производительность при непрерывной работе машин. Эксплуатационная производительность машины (Пэ) – это фактическая производительность машины в данных производственных условиях с учетом ее простоев и неполного использования ее технологических возможностей. , (7) где - фактический объем произведенной продукции; Т общ – продолжительность нахождения машины на рабочей площадке, в течение которого эта продукция производилась. Используются также 3 коэффициента: К т, К в, К п , (8) , (использование машин во времени) (9) , (использование технологической возможности) (10) , (11) где Т м – продолжительность чистой работы машины (за вычетом простоев). О требовании, предъявляемым к набору комплектов машин. Это связано со структурой парка машин. Чем шире номенклатура типоразмеров основных видов машин, тем эффективнее решаются задачи комплексной механизации. Важнейшие требования – это обеспечение благоприятных условий работы машинистов и обслуживающего персонала. Это социальная приспособленность машин (их эксплуатационные, эргономические (гигиена, жизнедеятельность, работоспособность человека), эстетические, экологические свойства). Раздел III. Приводы строительных машин. Трансмиссии Определения, назначение, классификация, структура, оценочные критерии, режимы нагружения приводов строительных машин Приводы и двигатели строймашин. Двигатели внутреннего сгорания. Электрические двигатели Приводом называется энергосиловое устройство, приводящее в движение машину. Привод состоит из: 1-источника энергии (силовой установки); 2-передаточного устройства (трансмиссии); 3-системы управления для включения и выключения механизмов машины, изменения режимов их движения. Силовая установка состоит из двигателя и обслуживающих его устройств (топливный бак, устройства для охлаждения, для отвода выхлопных газов и т.п.). Трансмиссии (передаточные устройства) бывают: 1- механические; 2- электрические; 3- гидравлические; 4- пневматические; 5- смешанные; 6- гидродинамические. Наименование привод получает: 1- по типу двигателя силовой установки (карбюраторный, дизельный); 2- по виду используемой энергии внешнего источника (электрический, пневматический); 3- по типу трансмиссии (гидравлический, дизель- электрический). Приводы бывают одномоторные, групповые и многомоторные. Оценку эффективности приводов проводят по следующим показателям (общие требования): 1- минимальные габариты и масса; 2- высокая надежность и готовность к работе; 3- высокий КПД; 4- простота в управлении; 5- более приспособлены к автоматизации управления; 6- обеспечение независимости рабочих движений и их совмещения. Передаваемое рабочему органу машины движение характеризуется кинематическими факторами: 1- скоростями (линейные или угловые); 2- силовыми факторами (усилиями, моментами). Активное усилие (внешние + внутренние сопротивления), инерционные (динамические). Для характеристики режимов работы привода отдельных механизмов и машин в целом пользуются: 1- отношениями максимальных значений усилий (Р max , Т max ) и скоростей (V max, w max ) на выходном звене привода к их средним значениям. а- вращающие моменты - Т max б- усилия - Р max в- скорости – V max (линейные) и w max (угловые) Р ср (Т ср ) и V ср (w ср ); 2- продолжительностью включений (ПВ) в % от общего времени работы машины; 3- количеством включений (КВ) в час. В зависимости от степени изменения этих параметров (они колеблются в пределах Т max /Т ср =1,1…3 (для вращательного движения) ПВ=15-100%, КВ=10-600) режимы нагружения многих машин и их механизмов условно подразделяются на:1) легкий; 2) средний, 3) тяжелый и 4) весьма тяжелый. Важной характеристикой привода, определяющей его способность преодолевать сопротивления, значительно превышающие их средние значения, является коэффициент перегрузочной способности. . (1) Для дизелей К пер. =1,1-1,15. Это отношение максимального момента Т max по механической характеристике привода к его номинальному значению Т н Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) относятся к группе тепловых двигателей. В них химическая энергия топлива, сгорающего в рабочих полостях цилиндров, преобразуется в механическую энергию. История ДВС: 19 в. 1860г. Французский механик Э. Ленуар сконструировал первый газовый ДВС. 1876 г. Немец Н. Отто - 4-тактный газовый двигатель. В России в 80 г. О.В. Костович – бензиновый карбюраторный двигатель. 1897 г. Немец Р. Дизель – первый дизельный двигатель. 1901 г. США первый трактор с ДВС. 1903 г. Братья Райт – самолет. 1903 г. – первый теплоход русские. 1924 г. Я.М. Гаккель Ленинград - первый тепловоз. В приводах строительных машин применяют многоцилиндровые карбюраторные (бензин) и дизельные (дизтопливо) двигатели с 4мя, 6, 8 и 12 цилиндрами. ДВС состоит из корпуса, кривошипно-шатунного механизма, механизма газораспределения, систем смазки, охлаждения, питания, зажигания, пуска, впуска и выпуска. Рабочий цикл (рабочий процесс) ДВС – это последовательность периодически повторяющихся процессов (впуск, сжатие, сгорание топлива, расширение газов и их выпуск). Часть рабочего цикла, совершаемого за ход поршня в одном направлении, называют тактом. В строительстве 4-тактные ДВС (рабочий цикл совершается за 4 такта или за 2 оборота коленчатого вала). Шатун, поршень, цилиндр, клапан, топливно-воздушная смесь (пары бензина + воздух), карбюратор (для приготовления смеси), свечи (для искры), палец, трансмиссия, форсунка (для дизеля), топливный насос, маховик, храповик, стартер, аккумулятор. Чем больше цилиндров, тем более равномерно вращение коленчатого вала. На нем устанавливают маховик (накапливает энергию). Основные показатели работы ДВС: 1-мощность и крутящий момент на коленчатом валу; 2-часовой и удельный расход топлива (экономичность двигателя); 3-эффективный КПД (совершенство конструкции). Дизели: КПД – 0,35-0,45; удельный расход – 190-240 г/кВт·ч. Недостатки: трудный запуск зимой, высокая чувствительность к перегрузкам, большая масса. Карбюраторы: КПД – 0,26-0,32; расход – 280-320 г/кВт·ч. Электродвигатели (ЭД). В строительстве применяют ЭД переменного и постоянного тока, напряжение 220-380 В, частота 50 Гц. Просты, дешевы, надежны, удобны в эксплуатации. Недостаток – высокая чувствительность к колебаниям напряжения в питающей сети. Асинхронные ЭД переменного тока, короткозамкнутые, с фазным ротором называются также двигателями с контактными кольцами. Механические передачи: общие сведения, параметры передачи Механические трансмиссии (служат для передачи движения от силовой установки рабочим органам и движителям) состоят из: 1- механизмов для передачи непрерывного вращательного или поступательного движения; 2- механизмов для преобразования одной формы движения в другую. При единственном потребителе передача превращается в трансмиссию. Передача характеризуется входными, выходными и внутренними параметрами: Рис.2.1. Структурная схема параметров передачи: Это: скорости: линейные V 1 и V 2 (м/с); угловые w 1 и w 2 (с -1 ). силовые факторы: усилия F 1 и F 2 (Н) – при поступательном движении; крутящие моменты Т 1 и Т 2 (Н·м) – при вращательном движении. мощности: Р 1 и Р 2 (Вт). Внутренние параметры: Р 1 =F 1 ·V 1 ; Р 1 =Т 1 ·ω 1 ; P 2 =F 2 ·V 2 ; P 2 =T 2 ·ω 2 . (2) 1 – передаточное отношение – i; 2 – коэффициент полезного действия (КПД) – η. ; (3) ; (4) - n – частота вращения; (5) (зависимости между входными и выходными параметрами); (6) ; (7) ; (8) Р=Р 1 -Р 2 – потери энергии внутри передачи. Выходной силовой фактор равен произведению входного силового фактора, передаточного отношения и КПД передачи. В трансмиссии из n последовательно соединенных передач: (9) По конструктивному исполнению механические передачи различают: 1- фрикционные; 2- ременные; 3- зубчатые; 4- червячные; 5- цепные; 6- канатные передачи. В 1 и 2 передачах – они относятся к передачам движения трением. За счет сил трения движение передается от ведущего к ведомому звену; 3, 4, 5 – зацеплением; 6 – особая группа (рассмотрим позже в разделе полиспастов). В ременных, цепных и канатных наличие гибких связей (ремней, цепей, канатов). Их называют передачи с гибкой связью. Функциональные связи элементов механических передач представляют кинематическими схемами. Рис.2.2. Кинематическая схема барабанной лебедки 1-редуктор; 2-соединительная муфта; 3-электродвигатель; 4-ведомый вал редуктора; 5-барабан. Пример: R – усилие натяжения ветви каната; Д – диаметр барабана по слою навивки каната; М – максимальный момент электродвигателя. Передача (редуктор 1) на рисунке оконтурена пунктирной линией. Вопрос 3. Принципиальные схемы устройства и работы фрикционных, ременных, зубчатых, червячных, цепных передач Рис.2.3. Схемы фрикционных передач: Фрикционные передачи – у них ведущее и ведомое звенья – цилиндрические (рис. а) или конические катки (рис. б). Они жестко посажены на вращающиеся в подшипниках валы и прижаты друг к другу. 1-ведущие (входные); 2-ведомое (выходные) звенья передачи. F ; (10) ; (11) ; (12) , (13) F – окружное усилие на ведущем катке; η 1 - КПД подшипников; d 1 – диаметр ведущего катка; Т 1 – крутящий момент на его валу; Т 2 – крутящий момент на ведомом; F пред – предельное значение силы трения на контактирующих поверхностях; Q – нормальное усилие на контактной поверхности; ε – коэффициент упругого проскальзывания; f – коэффициент трения (0,04-0,05 – стали по стали, 0,1-0,15 – чугун со смазкой, 0,2-0,3 – стали или чугуна по текстолиту. Передаточное отношение конической фрикционной передачи: (14) Достоинства: проста, плавная, бесшумная работа. Недостатки: нужны специальные прижимные устройства, износ, повышенные нагрузки. Ременные передачи – состоят из двух закрепленных на валах шкивов и охватывающего их ремня, надетого с натяжением. Движение передается за счет сил трения в двух парах шкивов. Рис.2.4. Схема усилий ременной передачи: 1-ведущий шкив; 2-ведомый шкив; S 1 -большее усилие; S 2 -меньшее усилие. ; (15) Передаточное отношение: ; (16) Эти усилия связаны между собой формулой Эйлера: , (17) где S 0 усилие натяжения ветви ремня в состоянии покоя; S 1 усилие в набегающей на ведущий шкив ветви (большее); S 2 усилие в сбегающей с него ветви (меньшее). Д 1 и Д 2 – диаметры ведущего и ведомого шкифов; n 1 и n 2 – частоты вращения; f – коэффициент между шкивом и ремнем; φ – угол обхвата меньшего шкива ремнем; S 0 усилие натяжения ветви ремня в состоянии покоя; S 1 усилие в набегающей на ведущий шкив ветви (большее); S 2 усилие в сбегающей с него ветви (меньшее). Применяют следующие типы ремней: 1 – плоские (i≤4); 2 – клиновые (i≤6-8); 3 – круглого сечения; 4 – зубчатые; 5 – поликлиновые (i=15, V=40-50 м/с). Скорость ремня до 30 м/с. Оптимальное межосевое расстояние плоскоременной передачи: . (18) Для клиноременных из этого диапазона: (19) где h – высота ремня. Достоинства – простота конструкции, плавность и безударность работы, возможность использования при значительных расстояниях между валами, бесшумные. Недостатки – проскальзывание, большие габариты, малая долговечность, вытягивание. Зубчатые передачи – состоят из двух посаженных на валы зубчатых колес (меньшее – шестерня, большее – колесо). Типы передач: 1 – цилиндрические с параллельными валами (с прямыми - прямогубые, косыми – косогубые, шевронными, криволинейными зубьями); 2 – между пересекающимися валами – конические колеса с прямыми и круговыми зубьями; 3 – между перекрещивающимися осями – винтовые колеса. Есть зубчато-реечная передача, передача внутреннего зацепления. Достоинства: 1- наибольшее распространение; 2- малые габариты; 3- высокий КПД (η=0,97-0,99); 4- большая долговечность и надежность; 5- постоянство передаточного отношения (i) (отсутствие проскальзывания); 6- возможность применения в широком диапазоне М, V и i (моментов, скоростей и передаточных отношений). Недостатки: 1- шум в работе; 2- передача больших осевых усилий (нагрузок) на валы; 3- сложная технология изготовления (для шевронных). Окружность, по которой размечают расстановку зубьев, называют делительной. Часть дуги ее (р) между зубьями называют окружным шагом зубьев. Часть диаметра делительной окружности зубчатого колеса, приходящуюся на один зуб, называют модулем зубчатого зацепления (m). ; (20) ; (21) , (22) d ш – диаметр делительной окружности шестерни; d к – диаметр делительной окружности колеса; z ш и z к – число зубьев соответственно; m – значения стандартизованы. Шаг и модуль зубьев одинаковы для обоих колес. Модуль и число зубьев одинаковы для обоих колес. Модуль и число зубьев – важнейшие параметры зубчатого зацепления. Число зубьев шестерни ограничено нижним пределом z ш =17.м При меньших значениях z ш толщина зуба у его основания оказывается меньше, чем на других уровнях (снижается изгибная, жесткость). Окружность выступов – по головкам зубьев колеса. Окружность впадин – описанная по впадинам зубьев. Рис.2.5. Усилия, действующие на зуб: ; (23) ; (24) , (25) где Q-усилие, приложенное к вершине зуба; P 1 -изгибающее усилие; Т-сжимающее усилие; Р-окружное усилие; -характеристика формы зуба;d – диаметр начальной окружности колеса; b – ширина зуба; Р>Р 1 – обеспечивает запас прочности; h-высота зуба; a-длина зуба. Выразим h и a через модуль m: h=β•m и a=γ•m. Проверочный расчет прочности зуба: , (26) Зуб делится начальной окружностью на 2 части: h 1 =m – высота головки зуба; h 2 =1,25m – высота ножки зуба. Червячные передачи – это перекрывающиеся валы под прямым углом. Состоит из винта 1 (червяка) и червячного колеса (2) с зубьями на своем ободе. Ведущее звено – червяк. Рис.2.7. Червячная передача: 1-винт червяк; 2-червячное колесо. , (27) где z 0 1 и z 0 2 -число заходов соответствующего червяка и колеса. Достоинства: бесшумность и плавность работы; большие передаточные отношения i=80-100 при малых размерах; высокая точность перемещений, обеспечение возможности самоторможения. Недостатки: низкий КПД; небольшие передаваемые мощности (до 70 кВт); повышенный износ; применение дорогих бронзовых зубьев для снижения трения. Цепные передачи – для передачи вращательного движения между двумя параллельными валами при значительном расстоянии между ними. Состоит из двух звездочек 1 и 3 и охватывающей их цепи 2. Рис.2.8. Схема цепной передачи Приводные цепи бывают двух видов: 1- втулочно-роликовые (V=до 20 м/с); 2- зубчатые (V=25 м/с) – меньше вибрации и шума - бесшумные. Основные параметры: 1 – шаг t (мм); 2 – разрушающая нагрузка. Диаметр делительной окружности звездочки (Д) связан с числом ее зубьев z и шагом цепи t зависимостью: ; (28) . (29) Достоинства: компактны, малая нагрузка на валы, высокий КПД. Недостатки: вытягивание цепей, чувствительность к перекосам, непостоянство i, тщательный уход. Применяют для машин мощностью до 100 кВт. При больших – резко возрастает стоимость передачи. Оси и валы – вращающиеся элементы передач устанавливают на валах и осях. Ось – стержень для поддержки одного или нескольких вращающихся звеньев передачи. Вал – стержень, предназначенный для поддержки деталей и передачи крутящего момента М кр Оси: 1- подвижные (вращающиеся вместе с деталями на них); 2- неподвижные (закреплены в корпусе – станине – изделия). Детали соединяют шпонками, шлицами (на первых) и на подшипниках (на вторых). Валы – 1) прямые (на стоймаш.); 2) коленчатые (ДВС, компрессоры, щековые дробилки); 3) гибкие (вибраторы ручных механизмов). . (30) Условие прочности вала: . (31) Опорные участки вала или оси называют ЦАПФАМИ. Различают концевые (шипы 1 и пяты 3) и промежуточные (шейки 2) цапфы. Рис.2.9. Цапфы валов и осей Для соединения валов используют приводные (нерасцепные) и сцепные муфты. Приводные – жесткие (втулочные, продольно-свертные, фланцевые), компенсирующие (зубчатые, цепные, шарнирные), упругие (1 – втулочно-пальцевые, 2 – с резино-кордовой оболочкой – торообразной). Сцепные – управляемые и самоуправляемые, включаются и выключаются автоматически (центробежные и предохранительные, свободного хода, обгонные муфты, храповые механизмы): 1- фрикционные (различают дисковые, конические, пневмокамерные муфты); 2- кулачковые; 3- зубчатые. Опорами для валов и осей служат подшипники. Они воспринимают и передают на корпус (раму) машины радиальные и осевые нагрузки. Разновидностью подшипников являются подпятники (односторонние и двухсторонние). Устанавливается на пятах валов и осей для передачи лишь осевых нагрузок. По способу передачи нагрузок различают подшипники: 1- скольжения (П.С.); 2- качения (П.К.). Чугун, стальное литье; баббиты – сплавы олова и свинца, бронза – сплавы разные, текстолиты, пластики. Основной элемент П.С. – корпус и вкладыш из антифрикционного материала (цельные и разъемные). П.К. – состоят из наружного и внутреннего колец, тел качения (шариков или роликов), сепаратора. Различают: 1)шариковые; 2) роликовые подшипники (игольчатые). По направлению воспринимаемой нагрузки П.К.: 1) радиальные; 2) радиально-упорные; 3) упорные. По нагрузочной способности подшипники бывают следующих серий: 1) сверхлегкая; 2) особо легкая; 3) легкая; 4) легкая широкая; 5) средняя; 6) средняя широкая; 7) тяжелая. При постоянном d внут. габариты подшипников растут. ПК основной вид опор в машинах. По сравнению с ПС более высокий КПД, меньше нагреваются, малый уход, меньше смазки (расход), высокая Н.С. на единицу ширины. Недостаток – большие диаметральные габариты. Тормоза – для уменьшения скорости, остановки в виде стопорных устройств. Выполняют в виде: колодочные, дисковые, ленточные, конические (редко). Колодочный тормоз состоит: станины, 2х шарнирно на ней стоек, колодок (футерованы фрикционной лентой), тяги с хомутом, размыкающего устройства. Ленточный тормоз – шкив огибает стальная лента с фрикционной накладкой, станина, тяга, тормозной рычаг с педалью. Электромагнитный привод, гидравлические и пневматические толкатели. Дисковый тормоз – несколько дисков с фрикционными накладками (вращаются вместе с валом), диски с перемещением, пружина, регулировочный винт, корпус, кожух, система рычагов, толкатели. Редукторы – в качестве отдельных узлов механических передач в строймашинах, смонтированные в едином корпусе закрытые передачи для понижения угловой скорости ведомого вала по сравнению с ведущим валом. Их еще называют ускорители или мультипликаторы. По типу передач различают редукторы: 1) с цилиндрическими; 2) коническими; 3) смешанными; 4) зубчатыми парами; 5) червячными передачами. Одно- и многоступенчатые. Специализированные и универсальные. Характеристики: 1 – мощность; 2 – число оборотов; 3 – передаточное число; 4 – межосевое расстояние и др. учитывающие режимы нагружения. Большее применение сейчас находят редукторы с планетарными передачами (соосные многопоточные – два центральных колеса, три сателлита, ось водило), с малыми габаритами и массой, с высоким КПД по сравнению с другими типами зубчатых редукторов. |